осушувальної-зволожувального система
Е. Г. Сапожников
Білоруська державна
політехнічна академія
Мінськ, 1999
Введення
Завданням курсової роботи є
поглиблення і узагальнення отриманих студентами знань при вивченні
відповідних розділів курсу, набуття практичних навичок
проектування осушувальних систем та привчання до самостійної роботи з
довідкової і спеціальною літературою.
Курсова робота виконується відповідно
з індивідуальним завданням, що видаються студенту.
1. Вихідні дані і склад курсової
роботи.
1.1. Вихідні дані. У завданні на
проектування наводяться такі вихідні дані:
план ділянки з епюр глибин торфу;
тип водного харчування;
потужність підстилаючих торф грунтів до
залягання водоупора;
коефіцієнти фільтрації торфу і
підстилаючих грунтів;
початковий рівень грунтових вод від
поверхні землі;
площа водозбору до розрахункового перетину,
довжина основного водотоку, район будівництва і басейн основної річки;
опади та випаровування за розрахунковий період,
запас води в шарі снігу і шар води на поверхні грунту
зміст закісного заліза в грунтових
водах.
1.2. Склад і обсяг проекту
У розрахунково-пояснювальній записці повинні
бути висвітлені наступні питання:
характеристика природних умов об'єкта
(рельєф, грунти,
підстилають грунти, причини
перезволоження), а також відповідні для даних умов методи і способи
осушення;
розрахунок відстаней між регулюючими
елементами мережі (фільтраційні розрахунки дренажу);
гідрологічні розрахунки;
проектування осушувальної мережі а плані і
вертикальній площині;
гідравлічний розрахунок каналів і закритих
колекторів;
розташування доріг та споруд на плані;
заходи з регулювання водного
режиму;
природоохоронні заходи.
Графічний матеріал представляється:
планом осушуваної ділянки з
запроектованими спорудами і елементами мережі;
поздовжніми профілями відкритих каналів з
показом типових поперечних перерізів і розрахункових рівнів води в каналах;
поздовжніми профілями колектора та дрени з
показом місць зміни діаметрів і глибин торфу.
2. Характеристика природних умов
об'єкта та вибір способу осушення.
На підставі завдання на курсовий проект,
аналізу рельєфу місцевості та довідкової літератури дається опис природних
умов об'єкту: кліматичні (середньорічні значення атмосферних опадів, температура
повітря, випаровування, тривалість безморозного і вегетаційного періодів,
глибини промерзання грунту); гідрогеологічні (глибини залягання грунтових
вод, наявність напірних вод і значення їх пьезометріческіх рівнів щодо
поверхні ділянки); геологічну будову (потужність і коефіцієнти
фільтрації доданків порід).
3. Розрахунок відстаней між дренамі.
При розрахунку відстаней між дренамі
прийнята методика розроблена А. І. Мурашко (метод фільтраційних
опорів). Розрахункові схеми і залежності застосовні при коефіцієнтах
фільтрації грунтів до> 0,2 м/добу. і провідністю зони фільтрації Т = mk
> 0,5 м.кв./добу при атмосферному, грунтовому безнапірному, схилово, намивному
типах водного харчування і також при різних поєднаннях цих ТВП.
Дійсна природне середовище
меліорованих об'єкта досить складна і для інженерних розрахунків являє
значні труднощі. Тому для виконання необхідних розрахунків геологічне
будова характерних ділянок об'єкта схематизує і представляють прийнятною
розрахунковою схемою, яка є основною для визначення відстаней між
дренамі. (Додаток 3)
Розрахункова схема визначається
геометричною формою пласта, тобто потужностями шарів грунту, фільтраційними
характеристиками водоносних горизонтів. Верхній кордоном схеми є
поверхню грунту, нижньої - водоупор або покрівля напірного горизонту. На схемі
водоупор приймається у вигляді горизонтальної площини, що проходить через середню
на даній ділянці позначку, хвилясті та похилі кордону між шарами так само
замінюють горизонтальними лініями. Схематизація геологічної будови зводиться
до того, що багатошаровий пласт приводиться до розрахункових схемах: одношарової,
двошаровою і тришаровою.
У курсової роботі вибираються 2-3
характерні розрахункові схеми і для них визначаються відстані між дренамі для
усталеною і несталої фільтрації з гончарними і пластмасовими дренамі
без захисних фільтрів і з захистом дрен від замулення. Розрахункові схеми, обрані
для визначення відстаней між дренамі повинні бути представлені
глубокозалежним торфом, підстилаються мінеральними грунтами з глибини не менше
1,6 м; мелкозалежним торфовища з глибиною торфу 0,5-0,7 м, і однорідним мінеральним
грунтом. Глибина залягання водоупора складається з потужності торф'яної поклади в
обраному створі визначається відповідно до найближчої від створу епюр
торфу, і потужності підстильного торф мінерального грунту. Розрахункові схеми для
визначення відстаней між дренамі і основні залежності, а також способи
захисту дрен від замулення і формули для визначення фільтраційних опорів
за характером розкриття пласта (вплив конструкцій дрен та фільтрів на приплив
води до дрена) наведено у додатку 3. Основним завданням фільтраційних
розрахунків дренажу є визначення максимально допустимих відстаней між
дренамі, які забезпечують необхідне зниження рівнів грунтових вод,
дозволяє вести на осушуваних землях сільськогосподарські роботи у весняний
період, або зберігати оптимальний водний режим грунтів для сільськогосподарських
рослин в період їх вегетації, тобто, що забезпечує норму осушення. Тому
розрахунковими періодами для фільтраційних розрахунків є весняний та
літньо-осінній. Весняний період тривалістю 10-15 діб після закінчення
сніготанення є основним, другий - повірочним. У весняний період можливі
два варіанти:
1) відсутність затоплення поверхні грунту
при розташуванні рівнів грунтових вод до початку розрахункового періоду на глибині;
2) повне насичення грунту водою і
затоплення поверхні ділянки водою шаром Нв. Перевірочні розрахунки на
літньо-осінній період, як правило не виконуються, так що земля в цей час
має велику акумулюючі ємності, велике випаровування і підйом УГВ невеликий.
У розрахункових залежностях і на схемах
прийняті наступні позначення:
а0 - потужність орного шару
грунту, м;
а1 - глибина залягання УГВ до
початку розрахункового періоду, м; а --
глибина залягання УГВ до кінця розрахункового періоду, м;
m-загальна потужність зони фільтрації під
дрен в мно-го шарових грунтах (відстань від осі дрени до водоупора), м;
m1 - потужність зони фільтрації
верхнього шару над дрен, м;
mg-потужність зони фільтрації
під дрен в однорідних грунтах, м;
mH-потужність нижнього шару в
двошарових грунтах, м;
mi - потужність 1-го шару м;
m0, - розрахункова потужність зони фільтрації над дрен, м;
H0 - перевищення УГВ в междренье
над осями дрен на початку розрахункового періоду, м;
h0 - теж в кінці розрахункового
періоду, м;
H0-розрахункове перевищення УГВ в
междренье над осями дрен, м;
Hп - гідростатичний напір у
дрен (підпору від рівня води в каналі), м;
Hа - гідродинамічний напір у
дрен, м;
Hр - діючий розрахунковий
напір, м;
По-відстань між осями сусідніх дрен,
м;
b - глибина закладення дрени (відстань від
осі дрени до пoверхності землі), м;
mт, mм - коефіцієнти Водовіддача відповідно торфовищ і мінеральних
грунтів;
Кгр - розрахунковий коефіцієнт
фільтрації (осредненний), м/добу;
Кв, Кн --
коефіцієнти фільтрації верхнього та нижнього шарів осушуваних грунтів, м/добу;
Кi - коефіцієнт фільтрації
i-го шару грунту, м/добу.
T-провідність шару (зони фільтрації),
м.кв. на добу.
Кф, КТФ --
коефіцієнт фільтрації фільтру і трубольтра відповідно, м/добу.;
Кфi - коефіцієнт фільтрації
i-го шару багатошарового фільтра, м/добу;
X -
інтенсивність опадів, м/добу;
E - інтенсивність випаровування, м/добу;
Hcн - запас води в шарі снігу до
початок танення, м;
Нв-шар води на поверхні
грунту, м;
s --
коефіцієнт стоку талих вод;
J-ухил поверхні землі;
W-товщина шару води, що відводиться дренажем
за розрахунковий період, м;
q-інтенсивність інфільтраційного харчування
(середньодобовий приплив води до дрена за розрахунковий період), м/добу;
t-тривалість розрахункового періоду,
добу;
t-час
стабілізації, добу;
Lнд-загальні фільтраційні
опору (за ступенем і характером розкриття пласта), м;
Фi - фільтраційні
опору за характером розкриття пласта (безрозмірна величина);
c-фільтраційні опору дренажних
труб без фільтра (безрозмірна величина);
yф-збільшення фільтраційних опорів,
обумовлене впливом фільтра (безрозмірна величина);
Д, Д0 - діаметр дренажних труб
(зовнішній та внутрішній відповідно), м;
S1-довжина керамічних
дренажних труб, м;
l-ширина стикового зазору між
керамічними дренажними трубами, м;
d1-товщина фільтра, м;
di-- товщина i-го шару багатошарового
фільтра, м;
l1-ширина смуги фільтра,
що укладається на стиках керамічних дренажних труб, м;
S-крок перфорації дренажних труб, м;
l-довжина перфораційних щілин, м;
t0-ширина перфораційних щілин, м;
d0-діаметр перфораційних
отворів, см;
n-число рядів перфорації;
n1, b1-висота і
ширина піщано-гравійної обсипання дренажних труб, м.
4. Гідрологічні розрахунки.
Метою гідрологічних розрахунків є
визначення розрахункових витрат для проектування параметрів провідних каналів
і споруд на них.
Розрахункові періоди, умови пропуску цих
витрат і їх забезпеченість встановлюються залежно від характеру
сільськогосподарського використання осушуваних земель, приймаються за таблицею.
Таблиця 1.
Сельскохозяйствен.іспользованіе
осушуваних земель
Розрахункові
витрати
Умови пропуску
розрахункових
витрат
забез-ченность%
1
2
3
4
Польові севообо-роти з озимими культурами (поза
заплави).
Весняного повені.
Літньо-осіннього повені.
У брівках
із запасом
від брівок 0,3 м
10
10
Польові сівозміни без озимих культур
передпосівної
З запасом від брівок каналу 0,6 м
10
Пастб шукаючи
Літньо-осіннього
паводку
З запасом від
брівок 0,3 м
10
сінокоси
Літньо-осіннього
паводку
У брівках каналу
10
Овочеві
сівозміни
передпосівної літньо-осіннього паводку
З запасом
від брівок 0,8 м
З запасом
від брівок 0,5 м
5
5
Розрахункові витрати для провідних каналів
визначаються для наступних створів: в гирлі каналу; в місцях зміни ухилів
каналу; після впадання кожного гідравлічні що розраховується каналу.
У прийнятому створі витрата для кожного
розрахункового періоду визначається за такою розрахункової залежності:
Q = qp
